Przewodowa pompa powietrza jest urządzeniem kompresyjnym gazowym szeroko stosowanym w scenariuszach motoryzacyjnych, przemysłowych, medycznych i domowych. Jego wydajność pracy bezpośrednio wpływa na koszty operacyjne systemu, żywotność produktu i doświadczenie użytkowników końcowych. W różnych złożonych środowiskach temperatura, jako kluczowa zmienna zewnętrzna, bezpośrednio wpływa na fizyczną pojemność transmisji, wydajność układu zasilania i dokładność sterowania pompy powietrza.
Zmiany gęstości powietrza wpływają na wydajność ssania pompy
Gęstość powietrza maleje wraz ze wzrostem temperatury. W temperaturze pokojowej gęstość powietrza wynosi około 1,2 kg/m³, podczas gdy gęstość znacznie spada w środowiskach wysokiej temperatury. Gdy pompa powietrza działa w warunkach wysokiej temperatury, masa powietrza zawarta w objętości jednostkowej maleje, co powoduje spadek wydajności kompresji. Ponieważ objętość powietrza wdychana przez korpus pompy pozostaje niezmieniony z tą samą prędkością, spadek gęstości oznacza, że masa powietrza wdychanego na jednostkę spada, co bezpośrednio prowadzi do zmniejszenia wydajności wyjściowej.
W środowisku niskiej temperatury gęstość powietrza wzrasta, a powietrze zawiera więcej cząsteczek na jednostkę objętości, co teoretycznie sprzyja zwiększeniu wydajności kompresji. Jednak wraz ze wzrostem lepkości powietrza wzrasta odporność na przepływ powietrza, co spowoduje większą odporność na wirnik lub układ tłokowy, pośrednio wpływając na stosunek wydajności energetycznej. Dlatego zbyt wysoka lub zbyt niska temperatura będzie miała negatywny wpływ na wydajność ssania.
Wydajność cieplna silnika jest ograniczona przez temperaturę otoczenia
Podstawowym źródłem zasilania przewodowej pompy powietrza jest system silnikowy. Sam silnik wygeneruje ciepło podczas pracy. Im wyższa temperatura otoczenia, tym trudniej jest rozproszyć ciepło, a tym szybszy wzrost temperatury uzwojenia. Opór silnika jest pozytywnie skorelowany z temperaturą. Na każde wzrost temperatury o 10 ° C rezystancja drutu miedzianego wzrasta o około 4%, co bezpośrednio zmniejszy wydajność konwersji prądu silnika, powodując przekształcenie większej energii wejściowej w ciepło niż prace mechaniczne.
Gdy temperatura nadal rośnie, materiał magnetyczny w silniku może ponieść stratę magnetyczną, gęstość strumienia magnetycznego zmniejsza się, a moc wyjściowa jest dalsza zmniejszona. Jeśli temperatura otoczenia przekroczy dopuszczalny zasięg projektu, może być również uruchamiany mechanizm ochrony cieplnej, zmuszając do zmniejszenia mocy, co poważnie wpływa na wydajność pracy.
W środowisku niskiej temperatury, chociaż ulepszane są warunki rozpraszania ciepła silnika, system smarowania jest łatwy do zestalania, a opór ruchu przekładni wzrasta, co powoduje wzrost prądu początkowego i niską początkową wydajność energetyczną. Jeśli nie zostanie wybrany smar o niskiej temperaturze, mogą wystąpić zużycie lokalne lub działanie z powodu awarii smarowania.
Zjawisko dryfu temperatury obwodu kontrolnego wpływa na wydajność regulacji systemu
Przewodowe pompy powietrza są ogólnie wyposażone w elektroniczne systemy sterowania do regulacji ciśnienia, automatycznego uruchomienia i zatrzymania oraz zarządzania czasem. Zmiany temperatury wpłyną na stan roboczy komponentów, takich jak rezystory, kondensatory i MCU w obwodzie kontrolnym, powodując dryf temperatury.
W wysokich temperaturach wahania parametrów elektrycznych komponentów wewnątrz kontrolera wzrasta, a odniesienie napięcia staje się niestabilne, co może powodować niedokładne odczyty czujników i pogorszyć błędy oceny systemu. Na przykład czujnik temperatury może opóźniać reagowanie na faktyczną zmianę temperatury, powodując, że pompa działała dłużej niż oczekiwano, zwiększyć zużycie energii i zmniejszyć wydajność.
W niskich temperaturach prędkość reakcji komponentów elektronicznych spowalnia, pojemność kondensatorów elektrolitycznych zmniejsza się, a wykonywanie logiki uruchamiania jest opóźnione lub niepowiada, co dodatkowo zmniejsza ogólną wydajność odpowiedzi systemu. Jeżeli algorytmu kontrolnego nie można dynamicznie skorygować zgodnie z fluktuacjami temperatury, znacznie ograniczy automatyczną zdolność sterowania pompy powietrza i spowoduje odchylenie wydajności.
Tarcie i straty rosną nieliniowo wraz ze zmianami temperatury
Struktura przewodowej pompy powietrza zawiera wiele mechanicznych ruchomych części, takich jak wale korbowe, tłoki, uszczelki, łożyska itp. Współczynniki tarcia tych części będą zmienne z zmianami temperatury. W wysokich temperaturach smar jest rozcieńczany, tarcie jest zmniejszone, a wydajność pracy można poprawić we wczesnym etapie. Jeśli jednak smar odparowuje lub niszczy się w zbyt wysokiej temperaturze, spowoduje to suche tarcie na powierzchni metalowej, zwiększy współczynnik tarcia i znacznie zmniejszy wydajność.
W warunkach niskiej temperatury lepkość oleju smarowego wzrasta lub nawet zestala się, co powoduje zwiększoną odporność początkową, powolną obsługę sprzętu i zwiększone zużycie energii ruchowej. Szczególnie w scenariuszach startowych w krótkim cyklu, mechaniczna utrata energii spowodowana niską temperaturą jest bardziej widoczna, a degradacja wydajności jest bardziej oczywista.
Wydajność układu zasilania jest pośrednio ograniczona przez fluktuacje temperatury
Większość przewodowych pomp powietrza opiera się na zasilaczach zewnętrznych lub zasilaczach pojazdu. Wewnętrzna impedancja systemu zasilania (zwłaszcza baterii) maleje w wysokich temperaturach, prąd wyjściowy wzrasta, a wydajność zasilania energii jest poprawiana w krótkim okresie. Jeśli jednak utrzyma się wysoka temperatura, przyspieszy proces starzenia chemicznego baterii i spowoduje długoterminową degradację wydajności.
W zimnych środowiskach pojemność akumulatora znacznie się rozpada, a natychmiastowa moc wyjściowa jest niewystarczająca, co spowoduje niewystarczające zasilanie do silnika i niestabilnego stanu działalności, pośrednio przeciągając wydajność pompy powietrza. Zdolność systemu zasilania do reagowania na zmiany temperatury to kolejna kluczowa zmienna w celu zapewnienia wydajnego działania pompy powietrznej.
Strukturalne rozszerzenie cieplne wpływa na działającą szczelinę i wydajność uszczelnienia
Wpływ rozszerzania termicznego temperatury na materiał zmieni wewnętrzną konstrukcję szczeliny pompy powietrza. Na przykład w warunkach wysokiej temperatury rozszerzenie części metalowych prowadzi do zmniejszenia prześwitu, co może łatwo powodować zakłócenia między częściami i łożyska, a rozszerzenie skorup tworzyw sztucznych może powodować wewnętrzne zwichnięcie strukturalne, wpływając na gładkość kanału przepływu powietrza.
Jeśli chodzi o części uszczelniające, gumowe pierścienie lub uszczelki zmiękczają z powodu wysokiej temperatury i gazu upływowego, co zmniejsza wydajność uszczelniania i współczynnik kompresji; Niska temperatura spowoduje zmniejszenie i pęknięcie materiału uszczelniającego, co powoduje wyciek powietrza, co poważnie wpływa na wydajność kompresji i stabilność systemu.
